據(jù)新華社報(bào)道，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)項(xiàng)目公司——中國(guó)商用飛機(jī)公司宣布，將設(shè)計(jì)研發(fā)中心落戶上海浦東張江。中國(guó)商用飛機(jī)公司副總經(jīng)理、大型客機(jī)總設(shè)計(jì)師吳光輝３月５日透露，大飛機(jī)項(xiàng)目的可行性研究剛剛完成，由我國(guó)自行設(shè)計(jì)、集成、總裝，擁有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，預(yù)計(jì)在８～１０年之內(nèi)，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)就能順利上天。那么，我國(guó)大飛機(jī)項(xiàng)目的難點(diǎn)在哪里？
技術(shù)難關(guān)有待攻克
２月２５日的法國(guó)《國(guó)際先驅(qū)論壇報(bào)》認(rèn)為，通過(guò)制造自己的大飛機(jī)，中國(guó)將同美國(guó)波音和歐洲空客公司展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。２月２０日英國(guó)《每日電訊》報(bào)的報(bào)道說(shuō)，中國(guó)制造大飛機(jī)是繼載人航天后又一個(gè)雄心勃勃的計(jì)劃。
很多關(guān)注大飛機(jī)的人一般認(rèn)為，大飛機(jī)就是個(gè)頭兒很大、載重量大的飛機(jī)，其實(shí)不全對(duì)。大飛機(jī)一般是指起飛總重超過(guò)１００噸的軍用運(yùn)輸機(jī)，以及包括一次航程達(dá)３０００公里、１００座以上的民用客機(jī)。由于制造技術(shù)的復(fù)雜及投資巨大，目前世界上只有美國(guó)、歐洲的法德英三國(guó)，以及俄羅斯有制造大飛機(jī)的能力，而占領(lǐng)國(guó)際民航市場(chǎng)的只有美國(guó)的波音和歐洲的空客。
其實(shí)，早在３０多年前，中國(guó)就開(kāi)始了一項(xiàng)代號(hào)為７０８的工程——制造自己的大型噴氣客機(jī)。１９８０年９月２６日，在上海市北郊機(jī)場(chǎng)，中國(guó)首架大飛機(jī)“運(yùn)－１０”試飛成功，成為第一架按國(guó)際適航條例設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)。此后我國(guó)又先后進(jìn)行了“空中快車(chē)”、“麥道９０”等大飛機(jī)項(xiàng)目，但因種種原因，這些項(xiàng)目在幾年后就終止了。去年３月，我國(guó)大飛機(jī)項(xiàng)目正式立項(xiàng)。
雖然經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)的技術(shù)力量與工業(yè)基礎(chǔ)已今非昔比，但這只“中國(guó)大鵬”要像空客Ａ－３８０、波音－７８７那樣翱翔藍(lán)天，還有幾個(gè)技術(shù)難關(guān)尚待攻克。生產(chǎn)大飛機(jī)的過(guò)程涉及多個(gè)學(xué)科，包括空氣動(dòng)力學(xué)、材料學(xué)、航空電子學(xué)等；大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)涉及化工、電子、冶金等部門(mén)，被稱為“現(xiàn)代工業(yè)之花”。據(jù)中國(guó)新聞社２月初報(bào)道，中國(guó)航空第二集團(tuán)公司科技委員會(huì)副主任崔德剛在接受采訪時(shí)表示，為保證中國(guó)研制的民用大型飛機(jī)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，并達(dá)到適航標(biāo)準(zhǔn)，首先要突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括最為關(guān)鍵的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)、長(zhǎng)壽命高可靠性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)等。
以先進(jìn)復(fù)合材料為例，大型客機(jī)為了達(dá)到自重輕、強(qiáng)度大、抗腐蝕抗疲勞等要求，通常采用綜合各種材料優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合材料。目前大型客機(jī)的復(fù)合材料已由以前的以先進(jìn)鋁合金為主改為高強(qiáng)度碳纖維，在大幅度提高性能指標(biāo)的同時(shí)使成本降得更低。據(jù)波音、空客公司網(wǎng)站資料顯示，現(xiàn)在波音－７８７的復(fù)合材料用量已占到結(jié)構(gòu)重量的５０％，到２０２０年它們生產(chǎn)的大型客機(jī)將全部采用復(fù)合材料。而我國(guó)目前掌握的主要還是金屬飛機(jī)的制造技術(shù)，在先進(jìn)復(fù)合材料的研發(fā)及制造工藝上，都與目前國(guó)際先進(jìn)水平相差不少。
另一個(gè)不得不提的就是發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題。發(fā)動(dòng)機(jī)是大型超音速噴氣式客機(jī)的動(dòng)力之源，其設(shè)計(jì)涉及力學(xué)、機(jī)械、材料、化工等多個(gè)學(xué)科。我國(guó)大飛機(jī)與大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)立項(xiàng)，也說(shuō)明了發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性。目前我國(guó)在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上還只能引進(jìn)他國(guó)技術(shù)。
巨無(wú)霸上天是航空奇跡
很多人已習(xí)慣于乘坐客機(jī)往來(lái)于世界各地，安全、舒適及一流的服務(wù)吸引著越來(lái)越多的人選擇這種交通工具。美國(guó)萊特兄弟１９０３年將首架飛機(jī)送上天后，人們很難想到，一架半個(gè)足球場(chǎng)那么大、載重量達(dá)數(shù)百噸的鋼鐵巨無(wú)霸，能跨越海洋進(jìn)行洲際飛行。如果說(shuō)萊特兄弟的貢獻(xiàn)是讓少數(shù)人實(shí)現(xiàn)了飛行夢(mèng)想，那么現(xiàn)代的大型噴氣式客機(jī)則讓飛行夢(mèng)想變成了便捷的交通工具。
萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)后不久爆發(fā)了第一次世界大戰(zhàn)，此后在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，飛機(jī)充當(dāng)?shù)闹饕巧际恰翱罩袣⑹帧?，日軍的“零式”?zhàn)機(jī)，美軍的Ｂ－２９“空中堡壘”都是這一階段的杰作。從速度靈活的戰(zhàn)斗機(jī)到載彈量大的轟炸機(jī)，飛機(jī)性能在二戰(zhàn)期間達(dá)到了頂峰?？杀氖牵祟惏l(fā)明飛機(jī)的初衷只是為了使交通更快捷，未想竟然淪為戰(zhàn)爭(zhēng)工具。此時(shí)在空中運(yùn)輸任務(wù)方面，飛艇的風(fēng)頭甚至一度蓋過(guò)飛機(jī)。
在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，飛機(jī)在民用航空領(lǐng)域無(wú)所作為，原因在于飛機(jī)載重量低、噪音大、速度慢，不夠安全。但這種情況在噴氣式客機(jī)出現(xiàn)后大為改觀。從活塞驅(qū)動(dòng)的螺旋槳飛機(jī)到完全靠燃?xì)夥礇_力推進(jìn)的噴氣式飛機(jī)，這可不是一蹴而就的，其中包含各領(lǐng)域技術(shù)人員的努力。
起初的飛機(jī)可以被看作一個(gè)大功率的“飛船”，因?yàn)槠湟揽柯菪龢苿?dòng)的動(dòng)力系統(tǒng)與輪船差別不大，有耗油量大、澡音大、速度低等諸多缺點(diǎn)。從“飛船”到現(xiàn)代飛機(jī)的一個(gè)重要事件是突破音障。
美國(guó)國(guó)家流體動(dòng)力學(xué)協(xié)會(huì)（ＮＦＰＡ）官員卡爾·羅德，在２月２１日接受英國(guó)《泰晤士報(bào)》采訪時(shí)說(shuō)，一戰(zhàn)時(shí)的戰(zhàn)機(jī)時(shí)速只有１８０～２２０公里，這和今天的直升機(jī)速度差不多。根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算，如果利用燃?xì)鈬娚涞姆礇_力作為動(dòng)力，飛機(jī)就可輕易突破音速。但當(dāng)時(shí)，人們普遍對(duì)人類生理是否能承受超音速飛行心懷畏懼。美國(guó)航空航天局（ＮＡＳＡ）的資料顯示，１９４７年美國(guó)貝爾公司一架由Ｂ－２９在空中放下的火箭飛機(jī)第一次突破音障，駕駛員安然無(wú)恙。此后，人們大膽地將渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)裝上了飛機(jī)。１９４９年，人類第一架?chē)姎馐矫窈娇蜋C(jī)──英國(guó)“彗星”號(hào)首次飛行。從此，人類航空史進(jìn)入了噴氣機(jī)時(shí)代。如今的噴氣式客機(jī)時(shí)速一般都能達(dá)到９００公里，諸如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等效率更高的發(fā)動(dòng)機(jī)，正陸續(xù)進(jìn)入航空領(lǐng)域。
“鋼鐵大鵬”為何能懸浮空中
“北冥有魚(yú)，其名鯤。鯤之大，不知其幾千里也；化而為鳥(niǎo)，其名為鵬。鵬之背，不知其幾千里也；怒而飛，其翼若垂天之云。”這是戰(zhàn)國(guó)時(shí)著名思想家莊子在《逍遙游》中對(duì)大鵬自由自在飛翔的描述。喜歡窮根問(wèn)底的人就會(huì)想到，鯤魚(yú)是靠水的浮力游動(dòng)，大鵬靠翅膀撲扇飛行。那么，翅膀固定的“鋼鐵大鵬”，靠什么浮在空中而不掉下來(lái)呢？
人類很早就意識(shí)到，不可能制造出鳥(niǎo)像靈巧雙翅那樣的飛行器。正因?yàn)槿绱?，在１９世紀(jì)，很多物理學(xué)家都對(duì)密度比空氣大的飛行器能飛上天持否定態(tài)度。１８９２年，英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文勛爵斷言：“比空氣重的飛行器飛上天是不可能的?！遍_(kāi)爾文依據(jù)的原理是阿基米德浮力原理。但令他意外的是，他斷言的依據(jù)——浮力并不是飛機(jī)懸在空中的原因。
在解釋之前，我們需要知道流體力學(xué)中的一條重要定律——伯努利定律，該定律用簡(jiǎn)略的文字語(yǔ)言可表述為：流體在一個(gè)管道中流動(dòng)時(shí)，流速大的地方壓力小，流速小的地方壓力大。飛機(jī)飛行時(shí)，采用了特殊流線型設(shè)計(jì)的機(jī)翼上方空氣流速大，壓強(qiáng)??；下方空氣流速小，壓強(qiáng)大。由此產(chǎn)生的壓強(qiáng)差就是飛機(jī)的升力來(lái)源。大型客機(jī)對(duì)機(jī)翼的要求很高，其角度、長(zhǎng)度、寬度、厚度等設(shè)計(jì)參數(shù)，都是實(shí)驗(yàn)人員在風(fēng)洞中經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)才確定下來(lái)的，并且要在試飛中接受苛刻的檢驗(yàn)。(中青在線-青年參考)
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